保溫瓶如何保持熱食熱、冷食冷？

或許你曾聽過這樣的笑話：講笑話的人其實並不知道保溫瓶的工作原理。但這其實是個相當常見的問題，畢竟我們不可能對每件餐具的運作原理都瞭若指掌。更何況，保溫瓶的原理其實相當有趣。

除非你認為《美女與野獸》中會說話的餐具是真實存在的，否則你應該知道保溫瓶並不會「判斷」何時該保溫或保冷。因此，問題就變成了：保溫瓶是如何做到讓熱食保持熱度、冷食保持冷度的呢？答案其實與熱力學有關，且相當容易理解。

如今，保溫瓶已經相當普及，主要用於保持食物溫度，例如讓焗豆保持溫熱（沒錯，我們是英國媒體，請接受這一點）。但就像微波爐最初是為了加熱死去的倉鼠而發明的一樣，保溫瓶的起源也與食物無關。

19世紀末，蘇格蘭化學家兼物理學家詹姆斯·杜瓦（James Dewar）發明瞭一種能夠大量生產液態氧的機器。問題在於，液態氧的沸點約為攝氏零下183度（華氏零下297度），當時並沒有方法能讓它保持足夠的低溫以便進行研究。

杜瓦當時對抗的是熱力學第二定律，該定律指出熱量總是從高溫區域流向低溫區域。是的，我們知道第二定律的內容遠不止於此，但19世紀的理解已經足夠解釋保溫瓶的原理了。

熱量會透過三種方式流失到環境中：傳導、對流和輻射。傳導是指熱量透過直接接觸進行轉移，能量透過分子和原子之間的碰撞傳遞。對流則發生在流體中，較熱的流體會上升到系統的頂部，而較冷的流體會下沉，形成對流。輻射則是透過原子運動或振動時發出的電磁波進行熱量傳遞。

當你把熱咖啡倒入杯中時，熱量會透過傳導流失，因為杯中的原子會與杯壁和上方的空氣碰撞，將部分能量傳遞出去。對流則會加速這一過程，將較熱的流體帶到頂部，直到杯中的溫度與周圍環境一致。

杜瓦找到了一種方法，可以顯著減緩這些過程，儘管他的初衷是為了保持液體的低溫。1892年，他提出了一個簡單卻巧妙的解決方案：將一個燒瓶放入另一個燒瓶中，並在兩者之間創造一個接近真空的空間。真空層阻止了傳導和對流，而在燒瓶內部，他使用了反射材料來減緩輻射。

這個系統有效地減緩了外部環境對液體或食物的加熱或冷卻作用，無論你喜歡的是熱食還是冷食。杜瓦並未為這一系統申請專利，但經過改進後，更小巧的燒瓶很快被稱為「Thermos」，這正是該公司後來獲得的專利名稱。